厚煤層開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀及面臨問(wèn)題探討

張吉祥

摘要：隨著開(kāi)采煤層厚度的加深和煤礦開(kāi)采強(qiáng)度的增加，厚煤層開(kāi)采也遇到了一些問(wèn)題等著我們?nèi)ソ鉀Q。本文將圍繞厚煤層開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀及問(wèn)題的解決方法展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞：厚煤層；開(kāi)采技術(shù)；開(kāi)采現(xiàn)狀；問(wèn)題分析

1 厚煤層的概述

眾所周知，我國(guó)是人口眾多，是煤礦的消費(fèi)大國(guó)，煤礦在我國(guó)的能源中占有著舉足輕重的地位，甚至可以毫不夸張的說(shuō)它的地位是不可替代的。雖然我國(guó)現(xiàn)有的煤炭的儲(chǔ)量相對(duì)于其他國(guó)家來(lái)說(shuō)是豐富的，但是厚度在3.5米以上的厚煤層占據(jù)了將近一半的比例，這給我國(guó)的煤礦開(kāi)采帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。據(jù)《中國(guó)煤田地質(zhì)學(xué)》的劃分，我國(guó)的煤層單層厚度大概有五類，以8米作為厚煤層的起點(diǎn)。我國(guó)的大采高綜合技術(shù)可以開(kāi)采到煤層厚度的7米到8米之間，綜放技術(shù)可以開(kāi)采到煤層厚度的20米左右，所以也有一些文獻(xiàn)提出了巨厚煤層這一名詞，他們將那些超過(guò)40米厚度的單層煤稱之為巨厚煤層。所以研究好厚煤層的開(kāi)采技術(shù)對(duì)我國(guó)的煤礦開(kāi)采起著至關(guān)重要的作用，我們必須予以高度的重視。

2 厚煤層開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀

近些年來(lái)，由西方工業(yè)化國(guó)家對(duì)煤炭能源的高需求促進(jìn)了厚煤層開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大采高開(kāi)采也變得越來(lái)越成熟，厚煤層的開(kāi)采經(jīng)歷了由分層開(kāi)采、放頂煤開(kāi)采最后到大采高開(kāi)采三個(gè)階段。根據(jù)具體的煤層條件選用合適的開(kāi)采方法使煤炭資源回收率和開(kāi)采效益最大化，充分尊重大自然做到與自然環(huán)境和諧相處，是我國(guó)厚煤層開(kāi)采需要面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。新疆地區(qū)土地面積過(guò)大而居民居住密度又相對(duì)較大，礦區(qū)大多遠(yuǎn)離居民點(diǎn)；再加上新疆相對(duì)惡劣的自然環(huán)境，也導(dǎo)致了交通不是十分的便利，因此煤炭資源長(zhǎng)期沒(méi)有得到很好的開(kāi)發(fā)與利用。雖然我國(guó)現(xiàn)有的煤炭的儲(chǔ)量相對(duì)于其他國(guó)家來(lái)說(shuō)是豐富的，但是厚度在3.5米以上的厚煤層占據(jù)了將近一半的比例，這給我國(guó)的煤礦開(kāi)采帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。而我國(guó)的厚煤層煤礦大多數(shù)分布在新疆地區(qū)，新疆地區(qū)的煤層厚度甚至有的達(dá)到了40米以上。這些問(wèn)題都給煤礦的開(kāi)采帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

3 厚煤層需解決的關(guān)鍵問(wèn)題

厚煤層急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題就是煤炭資源的回收率較低。雖然厚煤層的儲(chǔ)煤量是非常巨大的，但是過(guò)厚的煤層厚度也給開(kāi)采帶來(lái)了非常大的難度，造成了一些煤炭的損失與浪費(fèi)。第一，就是煤礦厚度的損失，無(wú)論是大采高開(kāi)采還是分層開(kāi)采，都很難避免浪費(fèi)完完整整地開(kāi)采出厚煤層的全部厚度。采用大采高開(kāi)采的時(shí)候，煤層的厚度不一定吻合大采高的開(kāi)采高度，就算開(kāi)采高度與煤層厚度相符了，一旦工作人員操作不嫻熟或者端面與煤壁冒漏也會(huì)降低工作面的采高，造成煤層厚度的損失；采用分層開(kāi)采的時(shí)候，煤層的各個(gè)分層的劃分會(huì)在一定程度上造成煤層厚度的損失。第二，放煤厚度的損失，就目前的技術(shù)來(lái)說(shuō)初未采和工作面兩端的頂煤損失還是很難解決的問(wèn)題，尤其是工作面兩端的頂煤的損失還是非常大的，雖然通過(guò)適當(dāng)?shù)姆琶汗に嚳梢詼p小一小小部分的損失，但是其實(shí)很難很好地控制煤炭的損失量。這可能與頂煤的厚度和流動(dòng)性有關(guān)，所以我們就要著重研究放頂煤開(kāi)采方法適合開(kāi)采哪類煤礦。

第三，區(qū)段煤柱損失，區(qū)段煤柱損失是厚煤層開(kāi)采中煤炭損失的主要損失部分。由于分層開(kāi)采是需要上下分層的，在進(jìn)行區(qū)段巷道布置與支護(hù)時(shí)必須要預(yù)會(huì)留出一些煤柱，這就造成了不可避免的浪費(fèi)，如何回收這部分煤柱資源是我們急需解決的問(wèn)題。無(wú)論是放頂煤開(kāi)采還是大采高開(kāi)采，都會(huì)不可避免地形成全煤巷道，全煤港道也是需要支撐的。在實(shí)際的應(yīng)用中，尤其是工作面回采過(guò)程中，巷道是非常容易出現(xiàn)變形這種情況的，這給維護(hù)也帶來(lái)了一定的難度。我們可以通過(guò)增加工作面長(zhǎng)度、減小區(qū)段煤柱寬度和進(jìn)行科學(xué)支護(hù)來(lái)減小區(qū)段煤柱損失，這是有效可行的解決方法之一。

第四，也是最重要的就是瓦斯防治技術(shù)。厚煤層的開(kāi)采給瓦斯防治帶來(lái)了許多的困難，有些厚煤層開(kāi)采強(qiáng)度大、煤巖卸壓范圍大的也會(huì)造成工作面瓦斯超過(guò)限制，工作面高度大，容易向采空區(qū)漏風(fēng)，一旦工作面端頭漏風(fēng)現(xiàn)象比較嚴(yán)重就容易引起采空區(qū)浮煤自燃，也就是我們平時(shí)說(shuō)的瓦斯爆炸問(wèn)題，因此我特別提出要嚴(yán)格加強(qiáng)研究瓦斯涌出的規(guī)律和防治技術(shù)的力度。

第五，架型確定問(wèn)題，一次采高大，放頂煤開(kāi)采時(shí)，頂煤厚度大，這就給架型確定帶來(lái)了新的問(wèn)題，在一次采高顯著增大后，頂板壓力，支架工作阻力確定沒(méi)有可靠的理論可以采用。所以在這種情況下發(fā)生了多起支架事故。

4 技術(shù)設(shè)備措施

采空區(qū)間隨著采高的增加而增加，這就會(huì)導(dǎo)致煤壁片幫或者局部冒頂?shù)牡V壓顯現(xiàn)規(guī)律。通常我們是這樣解決這個(gè)問(wèn)題的：首先近視控制好初采的高度問(wèn)題，一般情況下的開(kāi)切高度在3.5米以下，并保持與初采高度一致。其次是防治煤壁片幫，用快硬膨脹水泥尼龍繩或玻璃鋼等加固煤壁，保持提高液壓支架的初支撐力和工作阻力，減小頂板下沉量。最后是牢固液壓支架，當(dāng)出現(xiàn)冒頂?shù)臅r(shí)候，要及時(shí)填充冒頂空間，防止支架上出現(xiàn)空頂?shù)那闆r；用千斤頂將工作面排頭和排尾的支架錨固住，防止支架不穩(wěn)固；工作面傾角大的時(shí)候，要用專用端頭支架，來(lái)實(shí)現(xiàn)自移等功能。

5 厚煤層開(kāi)采的發(fā)展方向

我國(guó)雖然在煤礦開(kāi)采方面起步比較晚，但是通過(guò)大家近三十年來(lái)的不懈努力，近幾年來(lái)我國(guó)煤礦還是給國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了比較不錯(cuò)的效果。雖然我國(guó)的科學(xué)技術(shù)在日益發(fā)展進(jìn)步，但是大采高綜采設(shè)備仍然不是那么完善，它不僅受材料的限制，還受設(shè)計(jì)制造水平等條件的限制，導(dǎo)致他在工作可靠性和技術(shù)性能方面，差國(guó)際先進(jìn)水平一大截，所以我們現(xiàn)在煤礦使用的高端煤炭生產(chǎn)裝備幾乎都是由國(guó)外廠商所生產(chǎn)的。雖然近三十年來(lái)，我國(guó)在陽(yáng)泉、邢臺(tái)、雙鴨山、西山、兗州、鐵法、棗莊等礦區(qū)推廣了大采高采礦技術(shù)，并且目前已取得了很大的進(jìn)步?，F(xiàn)在是機(jī)械化的時(shí)代，為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展與進(jìn)步，我們大量采用機(jī)械法采煤，目前電牽引采煤機(jī)、重型刮板輸送機(jī)、多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)大運(yùn)力帶式輸送機(jī)和電液控制強(qiáng)力液壓支架等具有較先進(jìn)技術(shù)水平的大功率的并且擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)備已經(jīng)被國(guó)內(nèi)綜采設(shè)備科研設(shè)計(jì)和制造企業(yè)已研制并開(kāi)發(fā)出，這些配套設(shè)施在適宜的礦井條件下，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)超過(guò)300萬(wàn)噸以上的煤產(chǎn)量。但是這種設(shè)備和澳大利亞或者美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的那種綜采工作面全部采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)化控制技術(shù)的設(shè)備是無(wú)法相比的，他們的平均生產(chǎn)能力是我們平均生產(chǎn)力的兩倍，我國(guó)在綜機(jī)制造業(yè)上和國(guó)際水平的差距，正是今后我國(guó)大采高綜采設(shè)備發(fā)展所需要彌補(bǔ)的。

6 結(jié)束語(yǔ)

厚煤層對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤礦的高產(chǎn)高效開(kāi)采起著至關(guān)重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，我國(guó)的厚煤層開(kāi)采的裝備和技術(shù)都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展與進(jìn)步，并且現(xiàn)在我們所掌握的技術(shù)已經(jīng)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。我國(guó)的放頂煤開(kāi)采技術(shù)和大采高開(kāi)采技術(shù)都為我國(guó)的煤炭開(kāi)采做出了很大貢獻(xiàn)，但是隨著煤層厚度的增加，厚煤層開(kāi)采也遇到了一些急需解決的問(wèn)題，比如提高煤炭資源回收率、瓦斯防治技術(shù)等問(wèn)題，這些問(wèn)題都在等待著我們?nèi)ソ鉀Q。

參考文獻(xiàn)

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[2]王家臣，范志忠.厚煤層煤與瓦斯共采的關(guān)鍵問(wèn)題[J].科學(xué)與財(cái)富，2017（02）.

（作者單位：山東魯泰控股集團(tuán)有限公司鹿洼煤礦）